Published December 13, 2023 | Version v1
Publication Open

Unraveling the genome of Bacillus velezensis MEP218, a strain producing fengycin homologs with broad antibacterial activity: comprehensive comparative genome analysis

  • 1. National University of Río Cuarto
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. Instituto Tecnológico de Chascomús
  • 4. National University of General San Martín
  • 5. Universidad Nacional de La Plata
  • 6. Instituto de Biotecnología y Biología Molecular
  • 7. Estación Experimental de Aula Dei

Description

Abstract Bacillus sp. MEP 2 18, a soil bacterium with high potential as a source of bioactive molecules, produces mostly C16–C17 fengycin and other cyclic lipopeptides (CLP) when growing under previously optimized culture conditions. This work addressed the elucidation of the genome sequence of MEP 2 18 and its taxonomic classification. The genome comprises 3,944,892 bp, with a total of 3474 coding sequences and a G + C content of 46.59%. Our phylogenetic analysis to determine the taxonomic position demonstrated that the assignment of the MEP 2 18 strain to Bacillus velezensis species provides insights into its evolutionary context and potential functional attributes. The in silico genome analysis revealed eleven gene clusters involved in the synthesis of secondary metabolites, including non-ribosomal CLP (fengycins and surfactin), polyketides, terpenes, and bacteriocins. Furthermore, genes encoding phytase, involved in the release of phytic phosphate for plant and animal nutrition, or other enzymes such as cellulase, xylanase, and alpha 1–4 glucanase were detected. In vitro antagonistic assays against Salmonella typhimurium , Acinetobacter baumanii , Escherichia coli , among others, demonstrated a broad spectrum of C16–C17 fengycin produced by MEP 2 18. MEP 2 18 genome sequence analysis expanded our understanding of the diversity and genetic relationships within the Bacillus genus and updated the Bacillus databases with its unique trait to produce antibacterial fengycins and its potential as a resource of biotechnologically useful enzymes.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

Bacillus sp. MEP 2 18، وهي بكتيريا تربة ذات إمكانات عالية كمصدر للجزيئات النشطة بيولوجيًا، وتنتج في الغالب C16 - C17 fengycin وغيرها من الببتيدات الدهنية الحلقية (CLP) عند النمو في ظل ظروف الاستزراع المحسنة سابقًا. تناول هذا العمل توضيح تسلسل الجينوم للميكانيكا والكهرباء والسباكة 2 18 وتصنيفها التصنيفي. يتكون الجينوم من 3944892 نقطة أساس، مع ما مجموعه 3474 تسلسل ترميز ومحتوى G + C بنسبة 46.59 ٪. أظهر تحليلنا الوراثي لتحديد الوضع التصنيفي أن تعيين سلالة MEP 2 18 لأنواع Bacillus velezensis يوفر رؤى حول سياقها التطوري والسمات الوظيفية المحتملة. كشف تحليل جينوم السيليكو عن أحد عشر مجموعة جينية تشارك في تخليق المستقلبات الثانوية، بما في ذلك CLP غير الريبوسومي (الفينغيسين والسطح)، والبولي كيتيدات، والتربين، والجراثيم. علاوة على ذلك، تم اكتشاف جينات تشفر الفيتاز، وتشارك في إطلاق الفوسفات النباتي للتغذية النباتية والحيوانية، أو إنزيمات أخرى مثل السليولاز، والزيلاناز، والألفا 1–4 الجلوكاناز. أظهرت الاختبارات المعادية في المختبر ضد السالمونيلا التيفية ، والبكتيريا الخاملة البومانية ، والإشريكية القولونية ، من بين أمور أخرى، طيفًا واسعًا من C16 - C17 fengycin الذي تنتجه الهندسة الكهربائية والميكانيكية 2 18. وسع تحليل تسلسل الجينوم MEP 2 18 فهمنا للتنوع والعلاقات الجينية داخل جنس العصوية وقام بتحديث قواعد بيانات العصوية بسمتها الفريدة لإنتاج الفينجيسينات المضادة للبكتيريا وإمكاناتها كمورد للإنزيمات المفيدة للتكنولوجيا الحيوية.

Translated Description (French)

Abstract Bacillus sp. MEP 2 18, une bactérie du sol à fort potentiel en tant que source de molécules bioactives, produit principalement de la féngycine C16–C17 et d'autres lipopeptides cycliques (CLP) lorsqu'elle croît dans des conditions de culture préalablement optimisées. Ce travail a porté sur l'élucidation de la séquence génomique de MEP 2 18 et sa classification taxonomique. Le génome comprend 3 944 892 pb, avec un total de 3 474 séquences codantes et une teneur en G + C de 46,59 %. Notre analyse phylogénétique pour déterminer la position taxonomique a démontré que l'attribution de la souche MEP 2 18 à l'espèce Bacillus velezensis donne un aperçu de son contexte évolutif et de ses attributs fonctionnels potentiels. L'analyse génomique in silico a révélé onze groupes de gènes impliqués dans la synthèse de métabolites secondaires, y compris la CLP non ribosomique (fengycines et surfactine), les polycétides, les terpènes et les bactériocines. De plus, des gènes codant pour la phytase, impliqués dans la libération de phosphate phytique pour la nutrition des plantes et des animaux, ou d'autres enzymes telles que la cellulase, la xylanase et l'alpha 1–4 glucanase ont été détectés. Des essais antagonistes in vitro contre Salmonella typhimurium , Acinetobacter baumanii , Escherichia coli , entre autres, ont démontré un large spectre de fengycine C16-C17 produite par MEP 2 18. L'analyse de la séquence du génome MEP 2 18 a élargi notre compréhension de la diversité et des relations génétiques au sein du genre Bacillus et a mis à jour les bases de données Bacillus avec son trait unique pour produire des féngycines antibactériennes et son potentiel en tant que ressource d'enzymes biotechnologiquement utiles.

Translated Description (Spanish)

Resumen Bacillus sp. MEP 2 18, una bacteria del suelo con alto potencial como fuente de moléculas bioactivas, produce principalmente fengicina C16–C17 y otros lipopéptidos cíclicos (CLP) cuando se cultiva en condiciones de cultivo previamente optimizadas. Este trabajo abordó la elucidación de la secuencia genómica de MEP 2 18 y su clasificación taxonómica. El genoma comprende 3,944,892 pb, con un total de 3474 secuencias codificantes y un contenido de G + C de 46.59%. Nuestro análisis filogenético para determinar la posición taxonómica demostró que la asignación de la cepa MEP 2 18 a la especie Bacillus velezensis proporciona información sobre su contexto evolutivo y posibles atributos funcionales. El análisis del genoma in silico reveló once grupos de genes involucrados en la síntesis de metabolitos secundarios, incluidos CLP no ribosómicos (fengicinas y surfactina), policétidos, terpenos y bacteriocinas. Además, se detectaron genes que codifican fitasa, implicados en la liberación de fosfato fítico para la nutrición vegetal y animal, u otras enzimas como celulasa, xilanasa y alfa 1–4 glucanasa. Los ensayos antagonistas in vitro contra Salmonella typhimurium , Acinetobacter baumanii , Escherichia coli , entre otros, demostraron un amplio espectro de fengicina C16–C17 producida por MEP 2 18. El análisis de la secuencia del genoma MEP 2 18 amplió nuestra comprensión de la diversidad y las relaciones genéticas dentro del género Bacillus y actualizó las bases de datos de Bacillus con su rasgo único para producir fengicinas antibacterianas y su potencial como recurso de enzimas biotecnológicamente útiles.

Files

s41598-023-49194-y.pdf.pdf

Files (6.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:16095abb478c9ab2ad746439ad8c48e0
6.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كشف جينوم Bacillus velezensis MEP218، سلالة تنتج متجانسات فنجيسين مع نشاط واسع مضاد للبكتيريا: تحليل جينوم مقارن شامل
Translated title (French)
Décryptage du génome de Bacillus velezensis MEP218, une souche produisant des homologues de la fengycine avec une large activité antibactérienne : analyse comparative complète du génome
Translated title (Spanish)
Desentrañando el genoma de Bacillus velezensis MEP218, una cepa productora de homólogos de fengicina con amplia actividad antibacteriana: análisis genómico comparativo exhaustivo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4389669769
DOI
10.1038/s41598-023-49194-y

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1608423741
  • https://openalex.org/W1849738870
  • https://openalex.org/W1968957363
  • https://openalex.org/W2004548026
  • https://openalex.org/W2045843097
  • https://openalex.org/W2091548516
  • https://openalex.org/W2094869672
  • https://openalex.org/W2111647009
  • https://openalex.org/W2116206245
  • https://openalex.org/W2127036970
  • https://openalex.org/W2142678478
  • https://openalex.org/W2155090350
  • https://openalex.org/W2158253061
  • https://openalex.org/W2159482845
  • https://openalex.org/W2164926676
  • https://openalex.org/W2335901076
  • https://openalex.org/W2433291597
  • https://openalex.org/W2610656577
  • https://openalex.org/W2727548787
  • https://openalex.org/W2763413571
  • https://openalex.org/W2780300331
  • https://openalex.org/W2794298717
  • https://openalex.org/W2803753687
  • https://openalex.org/W2804007336
  • https://openalex.org/W2884709303
  • https://openalex.org/W2888942859
  • https://openalex.org/W2892704877
  • https://openalex.org/W2903680162
  • https://openalex.org/W2920959005
  • https://openalex.org/W2946204549
  • https://openalex.org/W2950150251
  • https://openalex.org/W2950354111
  • https://openalex.org/W2950526562
  • https://openalex.org/W2969718750
  • https://openalex.org/W3002432352
  • https://openalex.org/W3007031031
  • https://openalex.org/W3107629351
  • https://openalex.org/W3133801989
  • https://openalex.org/W3207024295
  • https://openalex.org/W3211921715
  • https://openalex.org/W4200093949
  • https://openalex.org/W4220770541
  • https://openalex.org/W4226348757
  • https://openalex.org/W4289443511
  • https://openalex.org/W4293446896
  • https://openalex.org/W4294216483
  • https://openalex.org/W4307425304
  • https://openalex.org/W4321600302
  • https://openalex.org/W4368358104
  • https://openalex.org/W4368358469
  • https://openalex.org/W4376871556
  • https://openalex.org/W4377029964
  • https://openalex.org/W4378648447